Este libro ofrece una breve introducción al programa Hec-Hms versión 3.5 y su aplicación en el modelamiento hidrológico. A través de ejemplos prácticos y diez problemas propuestos, guía al lector paso a paso para que se familiarice con el software y profundice en el tema. Hec-Hms es crucial para calcular recursos hídricos y dimensionar obras de control de inundaciones, alcantarillas viales y sistemas de drenaje pluvial. Utilizando datos de precipitación y modelos específicos, el programa calcula el exceso de precipitación y genera hidrogramas para analizar el impacto ambiental de las crecientes. Este libro es una herramienta introductoria para profesionales interesados en realizar modelamientos hidrológicos y adquirir conocimientos sobre los recursos hídricos.
En esta obra se realiza una breve exposición de las características del programa Hec-Hms versión 3.5 y de las peculiaridades planteadas en su utilización en el modelamiento hidrológico, a partir del desarrollo de ejemplos prácticos en los cuales se guía al lector paso a paso. También se han propuesto diez problemas con el objetivo de realizar la práctica correspondiente. El libro pretende convertirse en la herramienta de introducción para que las personas interesadas inicien con Hec-Hms y profundicen en el tema.
Los resultados arrojados por Hec-Hms son de suma importancia en los cálculos por realizar en los recursos hídricos pues, entre otras cosas, permiten dimensionar obras de control de inundaciones, como muros de encauzamiento y embalses; establecer dimensiones preliminares de alcantarillas viales, luz en los puentes y sistemas de drenaje pluvial; estudiar el impacto ambiental de las crecientes, causado por la transformación del uso de los suelos en cuencas rurales y urbanas.
Para realizar tales cálculos, Hec-Hms parte de los datos de un hietograma de precipitación, y mediante una serie de modelos calcula el exceso de precipitación (o precipitación neta) y resta las pérdidas por infiltración y detención, sobre la base de una función de velocidad de infiltración del agua en los suelos. Luego los excesos de precipitación resultantes son seguidos mediante hidrogramas unitarios o técnicas de la onda cinemática a la salida de la subcuenca, para generar un hidrograma.
Con esta publicación se pretende que los diferentes profesionales que deban realizar modelamientos hidrológicos puedan adquirir conocimientos en esta área tan importante sobre los recursos hídricos.
Prólogo.........................................................................................................................17
Hec-Hms Nociones......................................................................................................21
Introducción.................................................................................................................23
Ejecutar el Hec-Hms....................................................................................................24
El sistema Hec-Hms ....................................................................................................26
Ventana de definición del proyecto..............................................................................26
La barra de menú.........................................................................................................31
La barra de herramientas..............................................................................................42
Crear los elementos hidrológicos.................................................................................43
Fases de trabajo del Hec-Hms......................................................................................45
Pérdidas iniciales y constantes (Initial and Constant)..................................................46
Modelo del número de curva del SCS (SCS Curve Number)......................................46
Condición hidrológica..................................................................................................50
Grupo hidrológico de suelo..........................................................................................51
Condición de humedad antecedente (AMC)................................................................52
Modelo de Green y Ampt.............................................................................................53
Componentes de un proyecto en el Hec-Hms..............................................................57
Modelo de la cuenca (Basin Model)............................................................................57
Modelo meteorológico (Meteorological Model).........................................................58
Especificaciones de control (Control Specifications)..................................................58
Tiempo de concentración.............................................................................................59
Tránsito de avenidas o propagación de caudales.........................................................60
Métodos hidrológicos...................................................................................................61
Métodos hidráulicos.....................................................................................................62
Método de Muskingum................................................................................................62
Obtención de K y X a partir de información de campo...............................................66
Ejemplo de cálculo de los caudales de salida conocidos K y X..................................68
Obtención empírica de K y X .....................................................................................69
Calibrar y validar los resultados arrojados por el Hec-Hms........................................71
Configurar el directorio de los proyectos.....................................................................72
Instalar proyectos que sirven de ejemplos en el Hec-Hms .........................................74
Simulación hidrológica con el Hec-Hms ....................................................................76
Notas importantes si se trabaja con Windows 7...........................................................76
Ejemplos......................................................................................................................77
Ejemplo 1.....................................................................................................................79
Ejecutar Hec-Hms........................................................................................................80
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo01.........................................................81
Definir el modelo de la cuenca.....................................................................................82
Salvar el proyecto........................................................................................................85
Activar el cuadriculado en el Escritorio de trabajo......................................................86
Incluir mapas de la cuenca...........................................................................................86
Agregar el elemento hidrológico subcuenca................................................................91
Agregar un sumidero....................................................................................................92
Ubicar los elementos en la posición adecuada.............................................................93
Conexión de los elementos hidrológicos.....................................................................93
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca............................................94
Ingreso de datos de la SubcuencaÚnica.......................................................................95
Salvar datos ingresados................................................................................................99
Datos de precipitación..................................................................................................99
Crear el elemento del pluviógrafo................................................................................99
Introducir datos para el pluviógrafo...........................................................................101
Introducir datos..........................................................................................................103
Modelo meteorológico...............................................................................................106
Asignar los elementos necesarios..............................................................................107
Especificaciones de control........................................................................................109
Asignar los elementos necesarios..............................................................................111
Crear simulación........................................................................................................113
Seleccionar la simulación creada...............................................................................115
Ejecutar la simulación................................................................................................115
Observar los resultados..............................................................................................116
Ver resultados del elemento SubcuencaÚnica...........................................................117
Observar el resumen de resultados............................................................................118
Observar la tabla serie de tiempo...............................................................................118
Ver resultados del elemento Sink-1............................................................................120
Observar el resumen global de los resultados............................................................120
Observar la información gráfica.................................................................................122
Observar el resumen de los resultados.......................................................................123
Observar la tabla serie de tiempo...............................................................................123
Incluir resultados en un informe ...............................................................................124
Ejemplo 2...................................................................................................................125
Solución.....................................................................................................................127
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo02.......................................................127
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................128
Incluir mapas de la cuenca.........................................................................................130
Cambiar color de línea y texto en el mapa.................................................................132
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................134
Conexión de los elementos hidrológicos...................................................................136
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................137
Ingreso de datos de la SubcuencaÚnica.....................................................................137
Datos de precipitación................................................................................................139
Modelo meteorológico...............................................................................................144
Asignar los pesos a las estaciones..............................................................................148
Especificaciones de control........................................................................................149
Asignar los elementos necesarios..............................................................................150
Crear simulación........................................................................................................151
Seleccionar la simulación creada...............................................................................151
Ejecutar la simulación................................................................................................151
Observar los resultados..............................................................................................152
Observar el resumen global de los resultados............................................................152
Observar la información gráfica.................................................................................153
Observar el resumen de los resultados.......................................................................154
Observar la tabla serie de tiempo...............................................................................154
Ejemplo 3...................................................................................................................156
Solución.....................................................................................................................156
Abrir el proyecto Ejemplo02.....................................................................................156
Copiar el proyecto Ejemplo02 con el nombre Ejemplo03.........................................157
Incluir el mapa de la cuenca.......................................................................................159
Modificar los datos necesarios en el elemento del modelo de cuenca.............................................................................161
Modificar los datos de Loss Method..........................................................................162
Ingreso de datos del pluviógrafo................................................................................164
Modelo meteorológico...............................................................................................164
Control de especificaciones........................................................................................164
Crear simulación........................................................................................................164
Seleccionar la simulación creada...............................................................................165
Ejecutar la simulación................................................................................................165
Observar los resultados..............................................................................................166
Observar el resumen global de los resultados............................................................166
Observar la información gráfica.................................................................................167
Observar el resumen de los resultados.......................................................................168
Observar la tabla serie de tiempo...............................................................................168
Ejemplo 4...................................................................................................................170
Cálculos previos.........................................................................................................172
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo04.......................................................174
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................176
Salvar el proyecto......................................................................................................178
Incluir mapas de la cuenca.........................................................................................178
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................184
Agregar el elemento hidrológico subcuenca..............................................................184
Agregar un sumidero..................................................................................................185
Ubicar los elementos en la posición adecuada...........................................................186
Conexión de los elementos hidrológicos...................................................................186
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................187
Datos de precipitación................................................................................................191
Introducir datos para el pluviógrafo...........................................................................193
Modelo meteorológico...............................................................................................197
Asignar los elementos necesarios..............................................................................198
Especificaciones de control........................................................................................200
Asignar los elementos necesarios..............................................................................201
Crear simulación........................................................................................................202
Seleccionar la simulación creada...............................................................................203
Ejecutar la simulación................................................................................................203
Observar los resultados en la subcuenca....................................................................203
Ejemplo 5...................................................................................................................211
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo05.......................................................213
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................213
Salvar el proyecto......................................................................................................214
Incluir el mapa de la cuenca.......................................................................................214
Proceso.......................................................................................................................214
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................217
Conexión de los elementos de la cuenca....................................................................220
Introducir datos en cada elemento del modelo de la cuenca......................................221
Ingreso de datos de la Subcuenca alta........................................................................222
Ingreso de datos de la subcuenca baja.......................................................................225
Ajuste en el Tramo A-B.............................................................................................226
Datos de precipitaciones............................................................................................227
Introducir datos de los pluviógrafos..........................................................................230
Introducir datos..........................................................................................................231
Modelo meteorológico...............................................................................................235
Asignar los elementos necesarios..............................................................................236
Especificaciones de control........................................................................................238
Asignar los elementos necesarios..............................................................................238
Crear simulación........................................................................................................240
Seleccionar la simulación creada...............................................................................240
Ejecutar la simulación................................................................................................240
Observar los resultados..............................................................................................241
Ejemplo 6...................................................................................................................249
A. Simulación de la cuenca sin derivación................................................................252
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo06.......................................................252
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................253
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................258
Conexión de los elementos de la cuenca....................................................................261
Introducir datos en cada elemento del modelo de la cuenca......................................262
Ingreso de datos de la subcuenca alta........................................................................263
Ingreso de datos de la Subcuenca Baja......................................................................267
Ajuste en el tramo A-B..............................................................................................269
Datos de precipitación................................................................................................270
Modelo meteorológico...............................................................................................276
Asignar los elementos necesarios..............................................................................277
Especificaciones de control........................................................................................279
Crear simulación........................................................................................................281
Seleccionar la simulación creada...............................................................................281
Observar los resultados..............................................................................................282
B. Simulación de la cuenca con derivación...............................................................288
Copiar Basin 1 con el nombre Basin 2.......................................................................288
Agregar una derivación o toma..................................................................................290
Desconexión y conexión de los elementos................................................................291
Agregar el tramo del cauce de nombre Canal ...........................................................293
Conexión de Diversion-1 con Canal..........................................................................294
Crear la tabla de datos pareados de caudal disponible vs caudal derivado......................................................................................................296
Modelo meteorológico...............................................................................................301
Especificaciones de control........................................................................................304
Ejecutar la simulación................................................................................................305
Observar los resultados..............................................................................................306
Ejemplo 7...................................................................................................................316
Modificar las opciones del proyecto..........................................................................320
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo07.......................................................323
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................323
Conexión de los elementos de la cuenca....................................................................330
Introducir datos en cada elemento del modelo de la cuenca......................................331
Ingreso de datos de la subcuenca El Prado................................................................332
Ingreso de datos de la subcuenca Platanares..............................................................333
Ingreso de datos de la subcuenca Gila.......................................................................335
Ajuste en el tramo A-B..............................................................................................336
Datos de precipitación................................................................................................337
Modelo meteorológico...............................................................................................342
Especificaciones de control........................................................................................345
Crear simulación........................................................................................................346
Seleccionar la simulación creada...............................................................................347
Ejecutar la simulación................................................................................................347
Observar los resultados..............................................................................................347
Ejemplo 8...................................................................................................................357
Cálculos previos.........................................................................................................360
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo08.......................................................361
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................364
Salvar el proyecto......................................................................................................366
Incluir mapas de la cuenca.........................................................................................367
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................372
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................375
Crear simulación........................................................................................................389
Seleccionar la simulación creada...............................................................................389
Observar el resumen global de los resultados ...........................................................390
Ejemplo 9...................................................................................................................393
Cálculos previos.........................................................................................................395
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo09.......................................................396
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................397
Salvar el proyecto......................................................................................................397
Incluir el mapa de la cuenca.......................................................................................397
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................400
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................404
Datos de precipitación................................................................................................406
Modelo meteorológico...............................................................................................406
Especificaciones de control........................................................................................411
Crear simulación........................................................................................................412
Seleccionar la simulación creada...............................................................................413
Ejecutar la simulación................................................................................................413
Observar resume global de los resultados .................................................................414
Ejemplo 10.................................................................................................................417
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo10.......................................................419
Salvar el proyecto......................................................................................................420
Ingresar el hidrograma unitario especificado por el usuario......................................420
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................424
Incluir el mapa de la cuenca.......................................................................................425
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................428
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................431
Datos de precipitación................................................................................................435
Modelo meteorológico...............................................................................................440
Especificaciones de control........................................................................................444
Crear simulación........................................................................................................446
Seleccionar la simulación creada...............................................................................447
Ejecutar la simulación................................................................................................447
Observar el resumen global de los resultados ...........................................................448
Ejemplo 11.................................................................................................................449
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo11.......................................................451
Salvar el proyecto......................................................................................................452
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................452
Incluir el mapa de la cuenca.......................................................................................453
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................456
Introducir datos en el elemento del modelo de la cuenca..........................................459
Introducir datos para el embalse................................................................................461
Crear la tabla de datos pareados de elevación-área...................................................462
Introducir datos en Tabla Elevación-Área.................................................................464
Crear la tabla de datos pareados de elevación-descarga............................................465
Introducir datos en Tabla Elevación-Descarga..........................................................467
Asociar datos al modelo del embalse.........................................................................468
Datos de precipitación................................................................................................470
Modelo meteorológico...............................................................................................470
Especificaciones de control........................................................................................474
Crear simulación........................................................................................................476
Seleccionar la simulación creada...............................................................................476
Ejecutar la simulación................................................................................................477
Observar el resumen global de los resultados ...........................................................477
Ejemplo 12.................................................................................................................479
Crear un nuevo proyecto de nombre Ejemplo12.......................................................482
Introducir datos de precipitación y caudal.................................................................483
Datos de caudales.......................................................................................................488
Definir el modelo de la cuenca...................................................................................494
Crear los elementos hidrológicos...............................................................................498
Conexión de los elementos de la cuenca....................................................................499
Introducir los datos en el elemento del modelo de la cuenca....................................500
Asociar los datos de caudales con la cuenca..............................................................503
Modelo meteorológico...............................................................................................505
Especificaciones de control........................................................................................507
Crear simulación........................................................................................................509
Seleccionar la simulación creada...............................................................................509
Ejecutar la simulación................................................................................................510
Observar los resultados..............................................................................................510
Definir los elementos por optimizar ..........................................................................511
Definir los parámetros por calibrar............................................................................512
Seleccionar la optimización creada............................................................................516
Realizar la optimización............................................................................................516
Observar resultados de la optimización.....................................................................517
Observar resultados del resumen de la función objetivo...........................................518
Observar resultados de los parámetros optimizados..................................................519
Observar resultados de los hidrogramas observado y simulado................................519
Observar resultados de dispersión del caudal observado vs el simulado...................520
Observar resultados de los caudales residuales.........................................................521
Observar resultados de la función objetivo de los errores.........................................522
Problemas propuestos................................................................................................523
Anexo.........................................................................................................................543
Construir archivos con extensión .map......................................................................543
Proceso en Windows 7...............................................................................................550
Cálculo de los hietogramas para T= 10, 25, 50 y 100 años.......................................553
Cálculo de las relaciones: altura-duración-periodo de retorno para T= 10, 50 y 100 años........................................................................564
Bibliografía................................................................................................................571
Sobre el autor.............................................................................................................573
Publicaciones del autor..............................................................................................575
Software del autor......................................................................................................579
Destinatarios del contenido: Sin restricción
